ネットワークアーキテクチャ

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もえりけいれい
5 years ago
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1 ネットワークアーキテクチャ

2 エンドツーエンドシステムアーキテクチャトランスペアレントな基盤の上に自由なサービスの展開 (Q. Proxy/Cache はエンドツーエンドか? ) エンドツーエンドをもとに 2 つのアーキテクチャピアツーピア情報通信機器が主役のアーキテクチャクライアントサーバサービスプロバイダが主役のアーキテクチャ

3 CS vs P2P (client-server) vs (Peer-to-Peer) とちらも Transparent な情報通信基盤 Server は点である必要はない Server のネットワーク化 Proxy/Cache もネットワーク化の一種??? Client-Server Server での機能 / 処理の共有コスト削減高品質サービスサービスの継続性 ISP も IT 部門設備 ( 企業 / 大学 ) も Server の一つ Peer-to-Peer すべての機器がサーバにもクライアントにもなる

4 シグナリング ( 制御信号 ) アウトバンドシグナリングユーザデータ (Data-Plane) と制御データ (Control-Plane) が分離している例 : 電話 MP3 プレイヤ放送インバンドシグナリングユーザデータ (Data-Plane) と制御データ (Control-Plane) が縮退している例 : インターネット

5 ハードステート状態管理ポリシーコネクション型サービスにおいては通信を開始する前にシグナリング手順を実行し通信する情報機器の間に仮想的な通信回線 (= コネクション ) を確立する多くの場合 ( インターネットにおける TCP は例外とみることができる ) データが転送される経路はシグナリング時に決定され通信路が解放されるまで同一の経路が維持されるのが一般的システムの状態はインスタンスが発生して消滅するまで状態を変化させない電話サービスにおいては電話網内でコネクションが利用する経路上の情報機器 (= 交換機 ) や通信回線に障害が発生した場合基本的には通信を継続することができない

6 ソフトステート状態管理ポリシー ( 続 ) コネクションレス型サービスにおいてはシグナリング手順を持たずネットワークの状態に応じて必要な時にはディジタル小包の転送経路を動的に変化させるシステムの状態を常に更新 (Update) しながら運用するシステムをソフトステートのシステムと呼ぶ典型例は TCP/IP 技術を用いたインターネット IP パケットの転送経路は動的に変化することを前提としてデータ通信手法が設計されているためにある通信路やルータに障害が発生しても自動的に IP パケットの転送サービスを実現可能な他の経路を探し出しサービス提供を継続させる

7 放送電話インターネットの技術比較クライアントサーバ or ピアツーピアエンドツーエンド or ゲートウェイ放送インターネット電話クライアントサーバピアツーピアピアツーピアゲートウェイエンドツーエンドゲートウェイオーバレイ or ピアピアオーバレイピア保証型 or ベストエフォート型保証型ベストエフォート型保証型 (+ ベストエフォート ) シグナリングなしインバンドアウトバンドハードステート or ソフトステートなしソフトステートハードステート

8 Proxy Overlay Gateway の違い Overlay : 論理的なネットワークをあるプラットフォーム (e.g., IP ネットワーク ) の上に仮想的に構築するシステムの最適化が難しい Proxy: Transparent な通信を Intermediate Node でなりすましをしたり盗み見をしたりして効率を向上させる効率向上はデータの移動パターンに大きく依存 Gateway: 違うプロトコル (= 言語 ) を翻訳変換してあげるもっとも非効率大きなシステム同士を相互接続させる場合には巨大な Stateful Machine を必要とする場合が多い

9 オーバーレイネットワーク Overlay Network Physical 物理ネットワーク Network オーバーレイネットワーキングの概念図

10 Community over global infrastructure Multi-Home logical platform 論理構成 federated structure 物理構成 Transparent 10

11 Proxy Overlay Gateway の違い Overlay : 論理的なネットワークをあるプラットフォーム (e.g., IP ネットワーク ) の上に仮想的に構築するシステムの最適化が難しい Proxy: Transparent な通信を Intermediate Node でなりすましをしたり盗み見をしたりして効率を向上させる効率向上はデータの移動パターンに大きく依存 Gateway: 違うプロトコル (= 言語 ) を翻訳変換してあげるもっとも非効率大きなシステム同士を相互接続させる場合には巨大な Stateful Machine を必要とする場合が多い

12 End-to-End Model End system End system Internet Routers in the middle

13 ネットワークを分割したくなった? End system End system? Internet? Internet Intermediate nodes Proxy server Firewall Protocol translator Dial-up

14 大変な苦労を抱え込みます (*) でも苦労はビジネスチャンス? End system ゲートウェイ装置の存在 - 技術面 : 良い面は見当たらない要求 = 高機能高性能高信頼性 End system - ビジネス面 : 排他性管理性 (*) つながないのが一番かも? Internet Private Closed Network

15 Proxy Overlay Gateway の違い Overlay : 論理的なネットワークをあるプラットフォーム (e.g., IP ネットワーク ) の上に仮想的に構築するシステムの最適化が難しい Proxy: Transparent な通信を Intermediate Node でなりすましをしたり盗み見をしたりして効率を向上させる効率向上はデータの移動パターンに大きく依存 Gateway: 違うプロトコル (= 言語 ) を翻訳変換してあげるもっとも非効率大きなシステム同士を相互接続させる場合には巨大な Stateful Machine を必要とする場合が多い

16 Overlay Model vs Peer Model Overlay Model 自由なトポロジーを定義形成可能自由なプロトコルを定義運用可能 Peer Model トポロジーを直接反映させた最適化が可能システムの動作と Critical Point の把握が可能

17 最近の傾向 1. マルチプロセッサ型の計算機アーキテクチャの導入分散処理 ( 機能分散地理的分散 ) 2. キャッシュ技術の導入 CDN P2P など 3. 仮想化技術の導入 Virtulization Overlayネットワーク

18 処理負荷の分散手法 1. 水平分散複数のサーバに並列的に処理を実行させる特定の機能ごとに専門化したサーバを用意し適切に Dispatch する 2. 垂直分散 Proxy 機能や Cache 機能を提供しクライアントに近い仮想ノード / 分身ノードがデータ処理を分担するデータの変更時の Consistency の維持が課題となる

19 技術の上下関係フレームワークどのような方針でシステムを設計動作さすかアーキテクチャどのような原理 / 技術でシステムを構築するかプロトコルインターフェース具体的な仕組み決め事アルゴリズム実装具体的にどのように実現するか 19

20 順に選択肢が増えていく電話サービスを例にしてフレームワークエンドーエンドに専用の通信パイプを提供するアーキテクチャ空間分割時分割多重パケット多重プロトコルお願い ( 声 ) ダイヤル小包の宛先札実装手作業接続交換機パケットスイッチ 20

21 Innovations in Data Center architecture 1. Open & Transparent, i.e., white xx HW Chip, board, server, switch, router, Electric power, HVAC SW Operating system, Middleware, Application 2. Data (Storage) Centric Big Data collection and analysis Amount of data Cross domain data integration Processor/CPU centric Data/Storage centric Migration overhead: data >> processing image (*) Contribution of VM technology

22 DevOps: Eco-System New Supply-Chain Pressure サービスコンピューティングリソース価値の変換 Pressure 資料 : OCP Japan 座長藤田龍太郎氏

23 DevOps: Eco-System New Supply-Chain ユーザ主導 PUSH 型 PULL 型の事例 Pressure サービスコンピューティングリソースベンダー主導価値の変換 Pressure 資料 : OCP Japan 座長藤田龍太郎氏

24 PUSH 型から PULL 型へ End-to-End 構造 (i.e., stupid network) これまでは軽い End と賢い & 重い { あちら側の }End ユーザー主導 (vs ベンダープロバイダ主導 ) Industry 4.0 の { 隠された / 伝えられていない } 方向性 Not Supply-Chain, but Demand-Chain IoTデバイスは Data-PUSH から Data-PULL で自分で大量のデータ処理を行う目的のIoT から dataをpull して目標のIoTデバイスに PUSH 24

25 SNS SEO Cyber-Space 認知興味関心比較検討購入使用アドボカシー Physical 量販店ショールーム Space ソーシャルメディアが顧客とのCustomer Experienceのタッチポイントにさらに広報 / 広告部だけではなくすべての部門が内と外に接続 i.e., Connected-Company

26 在庫圧縮で建設コストダウンクライアントのオーダー在庫 50 億の倉庫を作ってほしい自社工場近辺に倉庫を建設在庫を 30 億に減らして建設コストを 40% 削減 IT の活用による物流の改善で欠品率を上げない小さな倉庫はできる在庫 30 億の倉庫で建設コストダウン + 効率的 Supply-Chain の構築資料 :Plantec Associates 大江社長 26

27 在庫圧縮で建設コストダウンクライアントのオーダー在庫 50 億の倉庫を作ってほしい自社工場近辺に倉庫を建設在庫を 30 億に減らして建設コストを 40% 削減 IT の活用による物流の改善で欠品率を上げない小さな倉庫はできる本当はこういうのが Industry 4.0 が目指しているもの! 在庫 30 億の倉庫で建設コストダウン + 効率的 Supply-Chain の構築資料 :Plantec Associates 大江社長 27

28 Google の最初のサーバ (Computer Museum in California) 28

29 Google の最初のサーバ (Computer Museum in California) 29

最近の技術動向を観察すると 1. マルチプロセッサ型の計算機アーキテクチャの導入分散処理 ( 機能分散地理的分散 ) 2. キャッシュ (Proxy) 技術の導入 CDN(Contents Delivery Network) P2P(peer-to-Peer) など 3. 仮想化技術の導入 Vi

Peer-to-Peer アーキテクチャー正しい理解 (?) と新しい応用ー最近の技術動向を観察すると 1. マルチプロセッサ型の計算機アーキテクチャの導入分散処理 ( 機能分散地理的分散 ) 2. キャッシュ (Proxy) 技術の導入 CDN(Contents Delivery Network) P2P(peer-to-Peer) など 3. 仮想化技術の導入 Virtulization

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